Способ приготовления формовочных и стержневых материалов и смесей Советский патент 1979 года по МПК B22C5/00 B22C1/02 

(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ФОРМОВОЧНЫХ И СТЕРЖНЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ И СМЕСЕЙ

Изобретение относится к отрасли литейного нроизводства и может быть использовано при приготовлении и регенерации формовочных и стержневых материалов и смесей а также при обогащении ИСХОДНЕ КХ формовочных материалов.

Наиболее близок к предложенному изобретению по технической сущности и достигаемому результату способ приготовления формовочных и стержневых материалов и смесей, заключающийся в том, что предварительно подготовленные составные части смеси направляются в основной смеситель. Для упрощения дозирования и транспортировки составных частей смеси их предварительно смешивают в нужных пропорциях в отдельном смесителе. Получается освежительная смесь или освежительная композиция, которая затем смешивается в основно.м смесителе с отработанной (оборотной)смесью, в результате чего получается готовая формовочная смесь .

Составные части смеси в зависимости от ее назначения включают в себя помимо песков высокодисперсные минеральные вещества (глина, цемент и т. п.) или органические вещества (сульфидная барда, масла, смолы и т. п.), или оба типа этих веществ.

Однако в таком способе использхются различного рода металло- и энергоемкие смесители, рабочие органы которых постоянно подвергаются абразивному износу и, следовательно, требуют трудоемких восстановительных работ.

Кроме того, невозможно полностью восстановить свойства оборотных формовочных и стержневых смесей и материалов, подверженных высокотемпературному воздействию в залитой форме, что приводит к необходимости введения большого количества освежающих формовочных материалов в приготовляемую смесь для достижения ею заданных технологических свойств.

Известным снособом смесеприготовления невоз.можно получить на низкоактивных и некондиционных глинах технологические параметры смесей, соответствующие современным требованиям производства.

Цель изобретения - упрощение процесса приготовления и уменьшение расхода освежающих добавок при обеспечении технологнчсС1 и. ci.iiiirr п|ип-(пч)и, фслрмоночИ1)1Х II с :Чрж1 1.И1,| матс)11а.|{)В и смсччй. Согласно 1 и)Г)) пгрел перемешиванием в I лкчь ()б()|Н)тн()11 емееи и осежаюiiui.x .1оГ)1В1И 51И);и-;г иекусетвенпо выр;пие11ные iiiKpiio.: ани,11,- li ко.шчеетве . 0,001 1.2 .-. от ooiiui-,; iK4-;i c ;eeii I ooopoTiioii емееи и оеиежг.юшм чобанок) при 11 1игот()1 леиии ф()рмовоч ||)1, ;| егер/киевых емееей, а в e.:iyчао iipnioioiijeiiiiH 1|))чиых и ете|1жиеBiiix материалов от их общего вееа; причем в емееь, е()держаи1ук) выеоко.тиеиереиые минеральиые вешеетва. вводят автотро(|)иые микр())|)гаии:(,мы рола Tliiobaeilluft в ко.личеетве 0,1 1,2/о. а в емееь, ес)лержаи1ук) оргапичеекпе вещеетва, вводят leTepoTpotp иые п:кроор ;пи1Лмы дро/кжи )ол,а i.ipo iTiyees в количеетве 0.001 0,2Г).

Ко.тичеетво впоеимых .микроор аии i:.;OB завиеи-1 от требовани. ире,.х к тех нологичееким ево11егвам мригогон. CMceeii. (линюеть егккоба :и1К.почае1ея в ел еду К) тем: микроорганизм В1 оеятея в емееь в у.т угура. еред, в которых ходя еи.еетва, К) жизнедеи1е. 1икроор -а измов. в том числе те минеральные и/или ор апнчеекие ве1деетва, которые 1р 1еутетвуют в ое ежа ощих добавках н иа к()торь,1х, е.тед(ва1ель о, Р екуеетве нно ку.чьтивированы внсхимые в емееь микроорганизмь.

Внееенные в емееь микроорганизмы раз множаютея в )ей, как в ереде евоего обитания, заполняя по новеузхноети отдельных чаетиц вееь.обьем емееи, как то проиеходит, например, в К)чвах без еиециального механичееко 0 иc). ,Микроор аш1змь, етремяеь к иет() inepriui и нитания, риеоеди - як)тея к Н и В.|рабатывают орга шчеекие вешеетва, иридающне формовочным и етержневым .атер11алам и емееям он ределе ные техноло1ичеекие евойегва (нрочноеть, гекучеегь, } биваемоет), ,таетичноеть, анти 1ригар 1)1е евойетва, а в ip().еееах регенера и1 и (к)p oвoчН з1х материалов за ечет в1)И1е,тачива Н я разрушают ииерт ые вредные для .() ичсекнх 1рО.еееов ,) 1|)оизги) веи;еетва.

П)() раеироет|)а11еиия микроор анизмов в фо|)мовочн гх и етержиевьгх и м(л ут и тененфицироваиы химичеек ми а ентам, добав.1яемыми в кулылральную ереду или еиоередетвенно в поток приготовляемых формовочных материалов, либо физичeeки и но.пямн (возду ннь ми, вибра 1ионными, теиловыми, члектрома1 -1итнь ми и электроетатичеекими).

Этими же хнмичеекими arenTaNU и 1оля.ми .можис) управлять пронеееами уг1роч 1ен1 Я емееей н разу1 рочнения емееей и регеие)атов, еоздавая экетрема. уеловия комфорта для микроорганизмов.

Сочетание еоответетвуюших икpoopra i i3MOB е минеральными 1ли оргаиичеекими

венцч: Т5ами техно.тогичеекие евойетва , что озв).яе1 ри заранее )Х ара(грах свойетв еократ1 гь, .ме|). ко. 1чество ()Ч) ев) Bt4ueeri;a.

Таким образом, рае |1оетраиение микроор аиизмов в e.Nieei за размиоже ия (де.им1ия кле1()к) н их еоедииение е техно; О -ичеекими добавкам приводит к еокра1цен К) унер: озатрат иа еремен ивание, т. е. у ро1цает ирнгоговлен 1Я фop oвoч ibix е ержнев х атериа,тов и емееей, 1озв()ляя иеио.п.зовать метал.то- и иергоемкое доваине, а также приводит к еокраи1еии10 раехода оевежающих добавок.

Г)иеываемь Й епоеоб приготовления расирО1т|1пняе С« i:a е. формовочные и е ер/к 1-евые материаль : регенераты формог,)х и етержиевых емееей, подлежащие повторному 1е ользованию в литейном произ 5)дстве, обо апгаемые пееки и глины (), битумы Н пееки, поступающие на

0 смеее 1ри 4)товлепие в еухом виде, или в виде суепепзий.

же способ приготовления также раенроетраняетея иа формовочные и етержнев1 е смеси, уирочняемые механическим (уплотнением), химическим тверде ием от тепловых и электрических воздействий.

Микроорганизмы, со ;рапив иие жизнедеятельноеть в той части оборотных смесей, которая подверга.тась малому тепловому воздействию, могут сокрстить последующее содержание микpoopгa iизмoв в культураль(ой среде, вводимой в смесь оборотной смеси и освежаю цих добавок. Экспериментальное определение оптималь 1ого содержания микроор анизмов в формовочных и стержневых материалах и смесях, циркулирующих в ()гических процессах с.у1есеприготовления, показало, что миии.мальное количество микроорганизмов, способпое развиваться за техпо огически приемлемое время для авто0 т|) микроорганизмов составляет 0,1°/о от общего вееа смеси (оборотной смеси и освежающих добавок) при приготовлении формовочных и стержневых смесей, а в случае приготовления формовочных и стержневых материалов -- от их общего веса; для

-етеротрофных микроорганизмов минимальное количество 0,001% от общего веса смеси (оборотной смеси и освежающих добавок) при приготовлении формовочных и стерж 1евых с.месей, а в случае приготовщ ления формовочных и стержневых материалов - от их общего веса.

Минимальные количественные значения указанных микроорганизмов обусловлены их жизнедеятельноетью в комфортных условиях.

SМаксимальное количество микроорганизмов, вносимых в смесь, определяется акс мально допустимой влажностью смеси, в которую вносится культуральная среда с

микроорганизмами (смесь не ло.1/кна б ггьпереувлажнену). минимальной газопрони цаемостьк; (смесь лолична иметь газопроницаемость ниже заданной из-за излин;негс) количества влаги культура.изной среды и самих микроорганизмов) и количеством микробных клеток, которое не должно 1ревыи ать количества тех элементов освежаюи их добавок, иа которых они адсорбируются. Поэтому максимальные количества вводимых в смесь автотрофных микроорганизмов соответствуют 1,2% от общего веса смеси (оборотной смеси и освежающих добавок) при приготовлении формовочных и стержневых смесей, а в случае притотовления формовочных и стержневых материалов - от их общего веса. Максимальные же количества вводимых в смесь гетеротрофных микроорганизмов соответствуют 0,25% от общего веса смеси (оборотной смеси и освежающих добавок) ири приготовлении формовочных и стержневых смесей, а в случае приготовления формовочных и стержневых материаловот их общего веса. Введение в формовочные и стержневые материалы и смеси искусственно вырап1,енных микроорганизмов с культуральными средами может осуществляться поливом и разбрызгиванием от крупнокапельного до ,цисперснокапельного (тумана).

Пример I. Предварительно подготовленные освежающие компоненты (песок, бентонит, yi-оль) сразу же после выбивки подаются дозаторами в поток оборотной смеси.

В процессе транспортирования, просеивания и пересыпания освежающие компоненты равномерно перемещиваются с оборотной смесью. На поток оборотной (отработанной) смеси с распределенными в нем освежающими добавками наносится к льтуральная среда, содержанлая автотрофиые микроорганизмы Thiobacillus thiooxidans, жизнеде тельность которых связана с окислением минеральных соединений формовочной смеси (глинистых частиц) и образованием гидрогеля.

Смещение комнонентов смеси и культуральной среды осуихествляется в неэнергоемком смесителе - гомогенизационном барабане. Культуральная среда искусственно выращивается в аппарате культивирования бактерий, в котором созданы благоприятные условия для скорейщего размножения микроорганизмов: подача воздуха и температура 25- 30°С.

Для питания бактерий в культиватор подается минеральная питательная среда. Полученная культуральпая среда вводится в ноток смеси. Количество микроорганизмов в культура,тьной среде регулируют путем изменения времени выращивания микроорганизмов в культиваторе в зависимости от технологической активности .микроорганизмов и требований технологического процесса в пределах 0,1-1,2/о от веса формовочных

материалов. ра,1ьная среда д.тя , распределения в смеси вводится в распыленном состоянии с помощью известных распылителей.

Пое.те введения ку,ьтура.1ЬноГ1 среды в смесь проводится активизация Лчизнедеятельности микроорганизмов в смеси с целью увеличения процесса гелеобразования нуте.м создания благоприятных словий: подача воздуха, поддержание температуры смеси в пределах 25-ЗО С.

Q Приготовленная таким образом смесь направляется в бункеры-отсто11иик11, где смесь выдерживается в течение не менее 5 мин, после чего эта смесь, пройдя разрыхление в аэраторе, готова к употреблению. В табл. 1 представлена зависимость прочности смеси, содержащей высокодисиерсные минеральные вещества, от состава смеси и количества вводимых в нее искусственно выращенных автотрофных микроорганизлюв Thiobacillus thiooxidans.

Из данных табл. 1 следует, что введение микроорганизмов Thiobacillus thiooxidans в количестве 0,1 -1,2% от веса формовочных материалов приводит к увеличению газопроницаемости и прочности смеси, что позволяет уменьщить содержание бентонита

в составе смеси. При меиьшем содержании их в смеси прочность заметно сни кается из-за малой скорости микробиологического процесса в смеси и недостаточной активации глинистых материалов, а увеличение содержания приводит к увеличению влажности смеси и снижению прочности газонроницаемости.

Пример 2. В смесь, содержащую песок и глину (в качестве освежаюц.1ей добавки, содержащей органику, используется солодо5 вое сусло), вводят культуральную среду с искусственно выращенной дрожжевой культурой Lipomyces sp. и неремешивают.

Дрожжевую культуру выращивают на питательной культчральной среде в течение 1-4 дней при тe mepaтype 2(5-28°С. В качестве питательной среды нсяользх ется сусло разведенное водопроводной водой в соотнощении 1 : 3.

После перемещивания формовочной емеси и культуральной среды с дрожжевой культурой Lipornyces sp. происходит дальнейшее развитие микроорганизмов при температуре 25-30°С в составе смеси в б нкере-накот1теле, рассчитанном на выдерл ку смеси в течение 2-8 ч.

0В зависимости от требуемой 1 рочности

смеси и организации технологического процесса (времени выдержки смеси) количество вводи.мых мккроорганиз.мов изменяют в пределах 0,001---(),25-;П от веса формовочных

J материалов. Это ко.тичсство ре1 лирук)т путем изменения времени выращивания п1кроорганизмов на нитате,1ьноГ| среде и ,iiiчества вводимой к.1ьтура.1ьноГ1 среды. В табл. 2 пре.Кга1 лена зависимость прочности смеси, содержащей органические вещества, ог количества вводимых искусственно выращенны.х гетеротрофных микроорганизмов Lipomyces sp. Из данны.х таблицы следует, что введение в формовочную смесь культуральной среды с микроорганизмами Lipomyces sp. в количестве 0,001-0,25°/о ириводит к увеличению прочности смеси в су.хом состоянии, что позволяет снизить количество связующе|-о (г:1и11ы) в составе смеси. Введение в состав формовочных и стержin ;5ых смесей микроорганизмов в количестве Стабилизированная отработан смесь Песок Бентонит Уголь Вода Культуралъная среда, в том чи масса микроорганизмов Thio ЬасгПив thiooxidans Предел прочности смеси на сжатие, кгс/см Газопроницаемость, ед

Таблица 1 6 0,001- 1,2°/о является О1ггима- ьным. При меньшем содержании их в смеси снижается скорость нарастания прочности в смеси и увеличивается никл ;-.месепр11готовления. Введение в смесь более 1,2% микроорганизмов не оказ1лвает практически влияния на изменение скорости микробиологического процесса в смеси, но снижает ее газопроницаемость. Б формовочные и стержневые материалы и смеси, содержащие и минеральные,и органические вещества, вводят автотрофные и гетеротрофные микроорганизмы в вышеназванных количествах. 3,593,5 2,02,0 0,60,6 0,20,2 3,73,73,74,0 0,050,11,22,3 0,4О,81,41,2 18419О2ОО195 85,2 85,2 85,2 5,7 5,7 5,7 Культуральная среда с 9,1 9,1 9,1 суслом Микроорганизмы Lipomyces sp. О,О01 0,25 0,35 Предел прочности сушки, кгс/см: через 2 ч 6,6 10,0 4,0 9,5 13,6 5,8 через 5 дней 140 148 120 Газопроницаемость, ед

Формула изобретения

526256

10 Таблица2

микроорганизмов в смесь из оборотной и освежающих добавок, содержащих высокодисперсные минеральные вещества, вводят автотрофные микроорганизмы Thiobacillus 0,1 -1,2% от общего веса оборотной смеси и освежающих добавок.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. .Аксенов П. Н. Оборудование литейных 45 цехов. М., «Мащиностроение, 1968, с. 201. 5,2 85,2 89,5 89,5 89,5 89,2 5,7 5,7 4,7 4,7 4,7 4,7 9,1- -.- -6,1 9,1 6,1 6,1 6,1 0,О005 0,01 0,25 3,О 3,0 6,0 8,7 1,3 1,1 5,3 5,0 6,9 9,3 1,2 1,07 114 118 150 160 125 123